Des chercheurs ont découvert que le vent est à l'origine de la formation de vagues scélérates en Antarctique, qui se produisent plus souvent qu'on ne le pensait auparavant, soulignant la nécessité d'intégrer la dynamique du vent dans les modèles de prévision. (Concept d'artiste.) Crédit : Issues.fr.com
Des chercheurs de l'Université de Melbourne ont découvert dans les eaux les plus au sud de l'Antarctique que le vent joue un rôle important dans la formation de vagues scélérates massives, plus courantes qu'on ne le pensait auparavant.
Une expédition de l'Université de Melbourne dans les eaux entourant les points les plus au sud de l'Antarctique a révélé que le vent est un facteur clé dans la création d'énormes vagues scélérates. L'étude a révélé que ces vagues imprévisibles se produisent plus souvent qu'on ne le pensait auparavant, offrant des données essentielles pour améliorer les futurs modèles de prévision des vagues scélérates.
Une vague scélérate est une houle unique beaucoup plus haute que les vagues voisines, qui peut endommager les navires ou les infrastructures côtières. Les vagues océaniques comptent parmi les forces naturelles les plus puissantes sur Terre, et comme les tendances mondiales suggèrent que les vents océaniques souffleront plus fort en raison du changement climatique, les vagues océaniques pourraient devenir plus puissantes.
Dans une étude récemment publiée dans Lettres d'examen physiquel'équipe de recherche dirigée par le professeur Alessandro Toffoli a découvert que les vagues scélérates émergent de fortes forces de vent et de modèles de formes d'ondes imprévisibles, confirmant une idée jusqu'alors uniquement démontrée dans des expériences en laboratoire.
Progrès technologiques dans l'étude des vagues
Le professeur Toffoli a déclaré : « Les vagues scélérates sont des colosses – deux fois plus hauts que les vagues voisines – qui semblent surgir de nulle part. »
En utilisant une technologie de pointe et en se lançant dans une expédition vers l'un des royaumes océaniques les plus instables de la planète, l'équipe de recherche a déployé une nouvelle technique d'imagerie tridimensionnelle des vagues océaniques. En utilisant des caméras stéréo à bord du brise-glace sud-africain SA Agulhas II lors de l'expédition en Antarctique en 2017, ils ont capturé des informations rares sur le comportement des vagues dans cette région reculée.
Vagues de l'Antarctique photographiées par le professeur Alessandro Toffoli depuis le SA Agulhas II en 2017 dans l'océan Austral. Crédit : professeur Alessandro Toffoli
Leur méthode, qui imite la vision humaine par l'imagerie séquentielle, a permis à l'équipe de reconstituer la surface ondulée de l'océan en trois dimensions, offrant une clarté sans précédent sur la dynamique des vagues océaniques. La première mesure scientifique d'une vague scélérate a été la vague Draupner de 25,6 mètres, enregistrée dans la mer du Nord en 1995. 16 incidents suspects de vagues scélérates ont été signalés au 21e siècle.
« Les mers agitées et les vents violents de l'Antarctique peuvent provoquer une « auto-amplification » des grosses vagues, ce qui donne lieu à des fréquences de vagues scélérates que les scientifiques théorisent depuis des années, mais qu'ils ne peuvent pas encore vérifier dans l'océan », a déclaré le professeur Toffoli.
S'appuyant sur des études numériques et en laboratoire, qui avaient suggéré le rôle du vent dans la formation de vagues scélérates, les observations de l'équipe de recherche ont permis de valider ces théories dans l'environnement océanique réel.
Implications pour la recherche future
« Nos observations montrent maintenant que des conditions de mer particulières avec des vagues scélérates se produisent pendant la phase « jeune » des vagues, lorsqu'elles sont les plus sensibles au vent. Cela suggère que les paramètres du vent sont le chaînon manquant », a déclaré le professeur Toffoli. « Le vent crée une situation chaotique où des vagues de différentes dimensions et directions coexistent. Le vent fait que les jeunes vagues grandissent plus haut, plus longtemps et plus vite. Au cours de cette auto-amplification, une vague grandit de manière disproportionnée aux dépens de ses voisines. »
« Nous avons constaté que les jeunes vagues présentent des signes d’auto-amplification et sont plus susceptibles de devenir scélérates à cause du vent. Nous avons enregistré des vagues deux fois plus hautes que leurs voisines une fois toutes les six heures », a déclaré le professeur Toffoli. « Cela reflète les modèles de laboratoire : les conditions de mer théoriquement plus propices à l’auto-amplification produisent davantage de vagues scélérates. En revanche, nous n’avons détecté aucune vague scélérate dans les mers matures, qui ne sont pas affectées par le vent. »
Le professeur Toffoli a souligné l’importance cruciale d’intégrer la dynamique du vent dans les modèles prédictifs pour la prévision des vagues scélérates.
« Cela montre que lors du développement d’outils de prévision des vagues scélérates, les scientifiques doivent prendre en compte le vent de manière approfondie. »
L'étude a été financée par la National Research Foundation, la Fondation ACE, le Conseil australien de la recherche, l'Australian Research Council, la London Mathematical Society, le Wellcome EPSRC Centre for Medical Engineering et la Fondation Simons.
